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选择高压场效应管实现节能

作者: 时间:2010-05-31 来源:网络 收藏
对于任何半导体器件来说,结温度(Ti)都是一个关键参数。一旦超过了器件的Ti(max),器件将会失效。较高的结温度下,导通电阻较高,体二极管的反向恢复时间较差,从而导致较高的功率损耗,因此保持低的Ti有助于系统更高效的运行。理解这一现象的影响因素并能够计算结温度是很有帮助的。结温度可由式(1)计算:
Tj=Ta+Pd・RΦJA (1)

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/188015.htm


其中包括三个因素:周围环境温度Ta,功率耗散Pd与结至环境(junction-to-ambient)热阻。Pd包括器件的导通损耗与切换损耗。这可由式2计算:
Pd=D.RDS(on).ID2+fsw.(Eon+Eoff) (2)


第一项明确表示了导通损耗,其中D是占空比,ID是漏极电流,RDS(on)是漏极至源级电阻,它也是电流与温度的函数。应该查阅数据手册得到本应用运行环境下的结温度与漏极电流条件的具体值。


通常难以得到D、ID与RDS(on)的具体数值,所以工程师们倾向于选择合理值的上界值。也许有人认为只需要考虑一个参数RDS(on),但是为了得到更低的RDS(on),通常需要更大的片基,这会影响切换损耗和体二极管的恢复。

切换损耗
功率损耗公式的第二部分与切换损耗有关。这种表示形式更常见于绝缘栅门极晶体管(IGBT),但fsw.(Eon+Eoff)更好地描述了功率损耗。在不同电流下,可能没有导通损耗或导通损耗非常低。


这些损耗受到切换速度与恢复二极管的影响。在平面型MOSFET器件中,通过提高寿命时间控制体二极管的性能比在电荷平衡型器件中更为容易。因此,如果你的应用需要MOSFET中的体二极管导通,例如,电机驱动的不间断电源(UPS)或一些镇流器应用,改进的体二极管特性能比最低的导通电阻更有作用。


用这些损失乘以切换频率(fsw)。关键是设计合适的栅极驱动电流,而输入电容是该设计中的重要因素。


热阻
计算最大结温度的另一关键是结至环境热阻RΦJA,它由式(3)计算。
RΦJA=RΦJC+RΦCS+RΦSA (3)


RΦJC是结至管壳(junction-to-case)的热阻,与片基尺寸有关。RΦCS是管壳至汇点(case-to-sink)热阻,与热界面及电隔离有关,是用户参数。RΦSA汇点至环境热阻,为基本的散热与空气流动。




关键词:场效应管节能

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